地气测量寻找深部隐伏金矿及其机理研究

根据９个地区４种不同的金和金多金属矿区地气研究、室内上升气流和纯扩散模拟模型实验以及地气采样片在高分辨显微技术（ＡＦＭ,ＴＥＭ,ＳＥＭ）下观察的结果,讨论了地气测量的找矿机理,认为地壳内上升气流携带深部矿化元素的纳米级微粒垂直向上迁移至地表,形成地气异常．文中对地气法的方法技术做了概述和评论,并列举了应用实例,地气法兼有物、化探的优点,在寻找深部隐伏矿化方面具有广阔的应用前景。     

地气物质纳米微粒的实验观测及其意义

地气法 ( geogas)是寻找深部矿和隐伏矿的一种新方法 .选取实地地气测量和室内模型试验中具有地气异常的采样片 ,利用原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜观测 ,结果证实地气物质是纳米微粒形式迁移的 .地气物质的颗粒大小为n·nm到n·1 0nm ,在采样片上堆积成较大颗粒 ( 1～ 2 μm或n·1 0 μm) ;观察到其颗粒形状为球状、片状等 ;已测定的成分主要有Cu ,Zn ,Cr,Au ,Al,V ,Si,Cl,S ,Ca等 ,与地气异常成分一致 .从现代纳米科技的新认识 ,探索了地气法找矿机理 ,以及地壳上升气流中成矿物质纳米微粒的存在、迁移等纳米地质学问题 .     

四川冕宁-德昌稀土成矿带铜锌、铜锡合金矿物的发现及成因意义

对扬子地台西缘喜马拉雅期稀土成矿带-四川冕宁-德昌稀土成矿带中两个大型稀土矿床, 牦牛坪稀土矿床和大陆槽稀土矿床矿石矿物组成进行详细研究. 通过矿物的反光镜下特征、扫描电子显微镜/能谱分析(SEM/EDS)和电子探针分析(EPMA), 发现了铜锌矿、含锡自然铜和自然锡三种含铜合金矿物, 这是国内首次在稀土矿床中发现铜锌合金矿物. 铜锌矿、含锡自然铜均属自然界罕见的矿物种类, 其生成条件独特, 因此该合金矿物的发现具有重要的理论意义. 通过对铜锌矿、自然锡的产状及与国内已发现自然金属矿物的成因矿物学研究对比, 认为冕宁-德昌稀土成矿带的形成与喜马拉雅期深源(幔源)岩浆作用有关.     

金伯利岩的物化探异常特征及勘探方法

金伯利岩是金刚石的成矿母岩之一.金伯利岩的分布严格受断裂构造控制,矿体呈管状、脉状,具有成群、结带分布的特征;它具有磁性强、电阻率低、微量元素Cr、Ni 、Nb含量高的特征.地表物化探异常多为椭圆状、条带状且与断裂构造共生.综合物化探异常与矿体吻合较好;金伯利岩岩体形状空间分布与围岩的物性差别,决定了异常大小强弱、反映明显程度; Cr、Ni 、Nb的元素异常范围与金伯利岩管（脉）的形状有直接的对应关系.有针对性选用综合物化探方法、采用合适的测网寻找金伯利岩是行之有效的.     

地裂缝破裂扩展的大型物理模拟试验研究

通过大型物理模拟试验,研究了具有正断层性质的隐伏地裂缝破裂扩展时,下伏断层位错引起上覆土体中的应力场和位移场等的变化规律,以及隐伏地裂缝向上破裂扩展模式和平、剖面结构特征,并对裂缝的破裂过程进行了分析;将模拟试验结果与西安地裂缝的破裂扩展模式及建筑物的破坏模式进行对比分析发现,模拟试验结果与西安地裂缝剖面结构不一致,但与地裂缝带上建筑物的破裂形式相一致,这证明了西安地裂缝的形成年代较为久远,是一种早就存在的接近地表的构造破裂面,过量开采地下水则使其重新开启而形成地表裂缝.大型物理模拟试验取得的重要成果对于揭示西安地裂缝的成因机理具有重要的指导意义.     

滇-黔地球化学边界似基韦诺(Keweenaw)型铜矿床的发现

在滇-黔边界北西向地球化学急变带的北东侧存在很强的铜异常,野外观察发现了富的自然铜-氧化铜工业矿体和广泛的矿化点,矿化受二叠纪玄武岩最上部古火山口环境和上覆宣威组炭泥质层控制,产于火山角砾岩、凝灰岩、含炭硅质岩、硅质沥青岩和气孔状熔岩中,矿层厚度变化在15～80 m,矿石矿物主要为自然铜、氧化铜矿和辉铜矿,其中鲁甸沿河铜矿铜含量变化在0.5%～20%左右(在一个剖面上平均为4%).自然铜呈板片状、网脉状、浸染状产出.氧化铜、辉铜矿和硅铜矿类呈浸染状、团块状产出,矿化与阳起石化、沥青化、沸石化和硅化密切相联系,表明成矿涉及在强壳幔相互作用、有机-无机相互作用下的还原环境,成矿温度变化在400～100℃,从成矿地质背景、矿石类型和蚀变现象看,与美国苏必利湖的Keweenaw自然铜矿床较为相似.     

环形源形状对时间域电磁响应的影响分析

时间域电磁测深方法中,重叠回线、中心回线和大定源等回线源装置,因其非接地、近场源观测、小装置等优势被广泛应用.但野外观测中,回线布设时由于野外地形条件的限制,往往不能布置成规则形状,回线源的形状对其时间域电磁响应的影响就自然成为一个非常重要因素.作者在文中通过对圆形源、正方形源和正三角形源等回线源的中心点的时间域电磁响应分别按等周长和等面积计算分析,发现任意形状回线源中心点的时间域电磁响应与回线源的形状无关,而是与回线源所包围的面积成正比.并由此推断,任意形状回线源中心点时间域电磁响应观测数据的处理,可以采取等面积圆形回线源的等效处理与解释.     

南海天然气水合物潜在海域自然铝的发现及其特征与形成机理

Al是非常活泼的两性元素, 但单质形式的自然铝也可形成和保存在特殊环境中, 具有特征的地质意义. 对南海269个表层样、4个柱样(165个层位)的样品进行了碎屑颗粒鉴定和统计, 在5个表层样和2个柱样(3个层位)的样品中发现自然铝颗粒. 自然铝颗粒为灰白色至银白色, 具有强金属光泽和延展性, 其形状呈不规则片状、长条状和球状. 测定的自然铝为等轴晶系, Fm3m空间群, 晶胞参数a值为(4.028~4.059)×10^-1 nm, 主要由Al元素组成(95.07%~99.84%). 研究揭示, 自然铝是海底冷泉环境原地形成的自生矿物, 是一种尚未报道的产出形式, 其形成成因可能是: 在冷泉区强还原和碱性的微环境下, 由于微生物活动和生化酶的作用, 沉积物中的Al³⁺被H₂还原成其单质形式. 因此, 南海自然铝是冷泉环境中的特殊产物, 填补了在冷泉区尚未发现自然铝的空白, 提出的自然铝形成机理为进一步研究冷泉区特殊环境下微生物生物地球化学过程提供了基础.     

北京亚微米气溶胶化学组分及粒径分布季节变化特征

本文利用气溶胶质谱仪（Q-AMS）对北京2008年不同季节（1,4,6和10月）亚微米气溶胶（PM1）特性进行观测实验.获得了PM1及其主要化学组分硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物的质量浓度和粒径分布数据,总结了亚微米气溶胶化学组分和粒径分布的季节变化特征.研究表明,亚微米气溶胶质量浓度夏季最高,秋季最低.有机物浓度在四季中占PM1的份额（36%～58%）高于其他物种,四季中有机物在冬季浓度最高.硫酸盐、硝酸盐和铵盐平均浓度次之,三种物种在夏季浓度最高,其次为春季,秋冬季最低.利用主因子分析手段将有机气溶胶解析为碳氢类有机气溶胶（HOA）和氧化性有机气溶胶（OOA）两类.HOA浓度在冬季最高,占有机气溶胶总量的70%左右.OOA浓度在夏季最高,秋冬季较低.在四个不同季节主要化学组分质量浓度的日变化规律表现为夜间高,日间低的特点.HOA傍晚到夜间浓度变化幅度明显大于其他物种,其浓度在中午出现浓度峰值,可能与北京餐馆排放有直接关系.OOA以及硫酸盐、硝酸盐、铵盐和氯化物的日变化特点接近,早上9：00～13：00之间浓度出现上升趋势,午后有所下降.亚微米气溶胶主要化学组分粒径分布峰值均出现在500～600nm之间.有机物质量谱分布范围较其他物种宽,尤其是秋、冬季质量谱分布更宽.硫酸盐、硝酸盐和铵盐在春、夏、秋三季的平均粒径分布特点相似,而冬季谱分布较其他季节要宽,峰值粒径偏小.在粒径小于200nm的范围内,有机物占亚微米气溶胶总量60%以上,粒子越细,有机物占的份额越大,冬季有机物在观测粒径范围内占PM1的50%以上.春、夏、秋三季HOA在〈200nm粒径范围内占优势,而OOA则在〉300nm粒径范围内占有相对优势.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

U6+化合物结构构形熵及其对热力学稳定性的影响--在核废料地质处置中的应用

在核废料地质处置库中, UO2乏燃料将很快被氧化成U6+化合物. 由于大多数U6+化合物都具有层状或链状结构, 并且通常含有多个水分子团, 在某些结晶学位置上可能出现不同元素的类质同象混合或空位, 其中与水分子有关的氢键也可能无序排列, 因而产生类质同象混合熵和结构无序熵. 通过系统搜集铀酸盐、UO22+的氢氧化物、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐的晶体结构分析测定结果, 发现至少31种U6+化合物中有类质同象混合, 根据对其理想混合熵的计算结果, 混合熵对某些U6+化合物的第三定律熵有较大贡献. 此外, 对U6+化合物中H2O的晶体化学性质进行了讨论, 认为与间隙水分子有关的氢键的无序定向所产生的结构构形熵也是不能忽视的. 在核废料地质处置库近场地球化学环境中, 结构构形熵的存在可使与某些U6+ 化合物平衡的水溶液中铀的浓度降低几个数量级. 因此, 应用量热法测定U6+ 化合物的热力学参数的同时, 必须精确测定样品的化学成分和晶体结构, 并将量热法测定与溶解度实验研究相结合, 以相互印证.     

风垂直切变对中尺度地形对流降水影响的研究

针对长江中下游中尺度地形特点以及暴雨过程发生发展期间风垂直切变的主要观测特征,设计了一系列中尺度地形的三维理想数值试验,分析了干大气地形流和重力波特征,探讨了条件不稳定湿大气地形对流降水的模态分布,在此基础上研究了圆形、直线风垂直切变和切变厚度对中尺度地形对流降水强度和模态分布的影响.结果发现:在 F_r≈1的干大气条件下,气流遇到地形后分支、绕流和爬升现象同时存在,地形激发的重力波在水平和垂直方向上传播,其在迎风坡、背风坡、地形上游和下游的振幅不同,并组织出不同强度的垂直上升运动.在F_r > 1的条件不稳定湿大气下,地形对流降水主要存在三种模态,即迎风坡和背风坡准静止对流降水以及地形下游移动性对流降水,地形对流降水的形成与重力波在低层组织的上升运动密切相关.风垂直切变对地形对流降水的强度和模态分布有重要作用,其中圆形风垂直切变(风随高度旋转)不仅影响地形下游对流降水系统的移动方向,而且影响迎风坡和背风坡山脚处对流降水中心的分布和强度;直线风垂直切变(风随高度无旋转)主要影响地形对流降水的移动速度和强度.风随高度自下而上顺(逆)时针旋转,地形对流系统向下游传播时向右(左)偏移.风垂直切变主要通过影响地形重力波的结构和传播以及对流系统的形成、移动方向和速度,来影响地形对流降水的模态分布,其中对流层中低层的风垂直切变对地形对流降水强度和模态分布有重要影响.     

青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块壳幔电性结构研究

在青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块之间完成了一条372km的大地电磁剖面,通过二维反演计算,获得了沿剖面180km深的壳幔电性结构模型,结合研究区地质和地球物理资料开展综合分析,研究结果表明:(1)剖面自南向北所经过的祁连山造山带、走廊过渡带和阿拉善地块对应3种壳幔电性结构模型:东祁连壳幔高-低-高阻似层状电性结构、河西走廊壳幔低阻带状电性结构和阿拉善南缘壳幔高-低-高阻层状电性结构.(2)剖面所经过的主要断裂带在电性结构上表现为低阻异常带或电性梯度带,并且止于中上地壳或消失于下地壳低阻层中.除这些分布于中上地壳的断裂系统以外,在下地壳至上地幔顶部还存在两条切割莫霍面的壳幔韧性剪切带:西华山北缘壳幔韧性剪切带和阿拉善南缘壳幔韧性剪切带.其中,西华山北缘壳幔韧性剪切带可能是1920年海原8.6级地震发生的深部背景之一;而阿拉善南缘壳幔剪切带可能是卫宁北山燕山晚期和喜山期幔源岩浆上升到地壳浅部或喷出到地表的通道,为在该区域寻找晚中生代至新生代含矿隐伏岩体提供了深部电性结构依据.(3)由若干形状不规则、彼此不相连的"碎块状"极高阻块体组成的中上地壳与"似层状"的中下地壳低阻层共同构成的地壳电性结构,是引起青藏高原东北缘强烈破坏性地震最佳的地壳电性结构组合之一.印度板块向欧亚板块俯冲碰撞楔入引起青藏高原块体向北东方向运移与阿拉善地块向南的俯冲碰撞楔入,是青藏高原东北缘强震活动带产生的动力学背景.